Головна Хронічний Еталонна модель взаємодії відкритих мереж. Еталонна модель взаємозв'язку відкритих систем (Емвос). сім рівнів. Ієрархія рівнів, протоколи та стеки

Еталонна модель взаємодії відкритих мереж. Еталонна модель взаємозв'язку відкритих систем (Емвос). сім рівнів. Ієрархія рівнів, протоколи та стеки

Стандарт ISO 7498

Цей стандарт має потрійний заголовок «Інформаційно-обчислювальні системи – Взаємодія відкритих систем – Еталонна модель». Зазвичай його називають коротшим «Еталонна модель взаємодії відкритих систем». Публікація цього стандарту 1983 року підвела підсумок багаторічної роботи багатьох відомих телекомунікаційних компаній та організацій, що стандартизують.

Основною ідеєю, яка покладена основою цього документа, є розбиття процесу інформаційного взаємодії між системами рівні з чітко розмежованими функціями.

Переваги шаруватої організації взаємодії полягають у тому, що така організація забезпечує незалежну розробку рівневих стандартів, модульність розробок апаратури та програмного забезпечення інформаційно-обчислювальних систем і тим самим сприяє технічному прогресу в даній галузі.

Відповідно до ISO 7498 виділяються сім рівнів (шарів) інформаційної взаємодії:

Рівень програми

Рівень вистави

Рівень сесії

Транспортний рівень

Мережевий рівень

Канальний рівень

Фізичний рівень

Інформаційна взаємодія двох або більше систем, таким чином, є сукупністю інформаційних взаємодій рівневих підсистем, причому кожен шар локальної інформаційної системи взаємодіє тільки з відповідним шаром віддаленої системи.

Протоколомназивається набір алгоритмів (правил) взаємодії об'єктів однойменних рівнів.

Інтерфейсомназивається сукупність правил, відповідно до якими здійснюється взаємодія з об'єктом цього рівня.

Процес поміщення фрагментованих блоку даних одного рівня в блоки даних іншого рівня називають інкапсуляцією.

Ієрархія рівнів, протоколи та стеки

Ієрархічно організований набір протоколів, достатній в організацію взаємодії вузлів у мережі, зветься стеків комунікаційних протоколів.

Комунікаційні протоколи можна виконати як програмно, і апаратно. Протоколи нижніх рівнів найчастіше реалізуються комбінацією програмних та апаратних засобів, а протоколи верхніх рівнів – зазвичай чисто програмними засобами.

Програмний модуль, який реалізує певний протокол, найчастіше для стислості також називають протоколом. У цьому випадку співвідношення між протоколом – формально визначеною процедурою та протоколом – програмним модулем, який виконує цю процедуру, аналогічно співвідношенню між алгоритмом розв'язання деякої задачі та програмою, що вирішує це завдання.

Один і той же алгоритм можна запрограмувати з різним ступенем ефективності. Аналогічно і протокол може мати кілька програмних засобів реалізації. Виходячи з цього при порівнянні протоколів необхідно враховувати не лише логіку їхньої роботи, а й якість програмних рішень. Крім того, на ефективність взаємодії пристроїв у мережі впливає якість усієї сукупності протоколів, які складають стек, зокрема, наскільки раціонально розподілені функції між протоколами різних рівнів та наскільки добре визначені інтерфейси між ними.

Протоколи організуються як комп'ютерами, а й іншими мережевими пристроями, наприклад концентраторами, мостами, комутаторами, маршрутизаторами тощо. буд. У випадку зв'язок комп'ютерів у мережі виконується не безпосередньо, а через різні комунікаційні устройства. Залежно від виду пристрою у ньому необхідні певні вбудовані кошти, які реалізують той чи інший набір протоколів.

Рівні моделі TCP/IP

Інтернет-рівень

Всі ці вимоги зумовили вибір моделі мережі з комутацією пакетів, в основі якої лежав міжмережевий рівень, що не має з'єднань. Цей рівень, який називають інтернет-рівнем або міжмережевим рівнем, є основою всієї архітектури. Його завдання полягає у забезпеченні можливості для кожного хоста надсилати в будь-яку мережу пакети, які незалежно рухатимуться до пункту призначення (наприклад, в іншій мережі). Вони можуть прибувати не так, як були відправлені. Якщо потрібне дотримання порядку відправлення, це завдання виконують верхні рівні. Зверніть увагу, що слово «інтернет» тут використовується у своєму первісному розумінні, незважаючи на те, що цей рівень є у мережі Інтернет.

Тут можна побачити аналогію із поштовою системою. Людина може кинути кілька міжнародних листів у Поштова скринькав одній країні, і якщо пощастить, більша частина з них буде доставлена на правильні адреси в інших країнах. Ймовірно, листи дорогою пройдуть через кілька міжнародних поштових шлюзів, проте це залишиться таємницею для кореспондентів. У кожній країні (тобто в кожній мережі) можуть бути свої марки, свої розміри конвертів і правила доставки, непомітні для користувачів поштової служби.

Міжмережевий рівеньвизначає офіційний формат пакета та протокол, званий IP (Internet Protocol). Завданням міжмережевого протоколу є доставка IP-пакетів до пунктів призначення. Основними аспектами тут є вибір маршруту пакета та недопущення закупорки транспортних артерій. Тому можна стверджувати, що міжмережевий рівень моделі TCP/IP функціонально близький до мережевого рівня моделі OSI. Ця відповідність показано на рис.

Транспортний рівень

Рівень, розташований над міжмережевим рівнем моделі TCP/IP, зазвичай називають транспортним. Він створений для того, щоб однорангові сутності на приймальних та передавальних хостах могли підтримувати зв'язок, подібно до транспортного рівня моделі OSI. На цьому рівні мають бути описані два наскрізні протоколи. Перший, TCP (Transmission Control Protocol - протокол управління передачею), є надійним протоколом із встановленням з'єднань, що дозволяє без помилок доставляти байтовий потік з однієї машини на іншу машину об'єднаної мережі. Він розбиває вхідний потік байтів на окремі повідомлення та передає їх міжмережевому рівню. У пункті призначення одержуючий TCP-процес збирає з отриманих повідомлень вихідний потік. Крім того, TCP здійснює керування потоком, щоб швидкий відправник не завалив інформацією повільного одержувача.

Другий протокол цього рівня, UDP (User Data Protocol - протокол користувача даних), є ненадійним протоколом без встановлення з'єднання, що не використовує послідовне управління потоком протоколу TCP, а надає своє власне. Він також широко використовується в одноразових клієнт-серверних запитах і додатках, в яких оперативність важливіша за акуратність, наприклад, при передачі мови та відео. Взаємини протоколів IP, TCP і UDP показано на рис. 1.18. З часу створення протоколу IP цей протокол було реалізовано у багатьох інших мережах.

Прикладний рівень

У моделі TCP/IP немає сеансового рівня та рівня подання. У цих рівнях просто не було потреби, тому вони не були включені в модель. Досвід роботи з моделлю OSI довів правоту цієї точки зору: більшість додатків їх мало потребують.

Над транспортним рівнем розташовується прикладний рівень. Він містить усі протоколи високого рівня. До старих протоколів відносяться протокол віртуального терміналу (TELNET), протокол перенесення файлів (FTP) та протокол електронної пошти (SMTP), як показано на схемі. Протокол віртуального терміналу дозволяє користувачеві реєструватися на віддаленому сервері та працювати на ньому. Протокол перенесення файлів надає ефективний спосібпереміщення інформації з машини на машину. Електронна поштаспочатку був різновид перенесення файлів, проте пізніше для неї був розроблений спеціальний протокол. З роками було додано багато інших протоколів, таких як DNS (Domain Name Service - служба імен доменів), що дозволяє перетворювати імена хостів на мережеві адреси, NNTP (Network News Transfer Protocol - мережевий протокол передачі новин), HTTP, протокол, який використовується для створення сторінок на World Wide Web, та багато інших.

Хост-мережевий рівень

У стандартній моделі TCP/IP не описується докладно, що знаходиться нижче міжмережевого рівня. Повідомляється лише, що хост з'єднується з мережею за допомогою якогось протоколу, що дозволяє йому надсилати через мережу IP-пакети. Цей протокол ніяк не визначається і може змінюватися від хоста до хоста та від мережі до мережі. У книгах та статтях, присвячених моделі TCP/IP, це питання обговорюється рідко.

Для зручності модернізації складні інформаційні системи роблять максимально відкритими, т. е. пристосованими для внесення змін до певної частини системи за збереження постійними інших елементів. Щодо обчислювальних мереж реалізація концепції відкритості призвела до появи еталонної моделі взаємозв'язку відкритих систем (ЕМВОС), запропонованої Міжнародною організацією стандартизації (ISO – International Standard Organization). У цій моделі дано опис загальних принципів, правил, угод, що забезпечують взаємодію інформаційних систем та званих протоколами.

Інформаційну мережув ЕМВОС розглядають як сукупність функцій (протоколів), які поділяють на групи, які називаються рівнями. Саме поділ на рівні дозволяє вносити зміни до засобів реалізації одного рівня без перебудови засобів інших рівнів, що значно спрощує та здешевлює модернізацію засобів у міру розвитку техніки.

Розрізняють сім рівнів ЕМВОС.

На фізичному (physical) рівні здійснюється подання інформації як електричних чи оптичних сигналів, перетворення форми сигналів, вибір параметрів фізичних середовищ передачі, організується передача інформації через фізичні середовища.

На канальному рівні виконується обмін даними між сусідніми вузлами мережі, тобто вузлами, безпосередньо пов'язаними фізичними з'єднаннями без інших проміжних вузлів. Зазначимо, що пакети канального рівня зазвичай називають кадрами.

На мережному (network) рівні відбувається формування пакетів за правилами тих проміжних мереж, якими проходить вихідний пакет, і маршрутизація пакетів, т. е. визначення та реалізація маршрутів, якими передаються пакети. Інакше кажучи, маршрутизація зводиться до утворення логічних каналів. Логічним каналом називають віртуальне з'єднання двох або більше об'єктів мережного рівня, при якому можливий обмін даними між цими об'єктами. Поняття логічного каналу не обов'язково відповідає фізичне з'єднання ліній передачі між зв'язуваними пунктами. Це введено для абстрагування від фізичної реалізації сполуки. Ще однією важливою функцією мережного рівня після маршрутизації є контроль навантаження на мережу з метою запобігання перевантаженням, що негативно впливають на роботу мережі.

На транспортному рівні забезпечується зв'язок між кінцевими пунктами (на відміну від попереднього мережевого рівня, на якому забезпечується передача даних через проміжні компоненти мережі). До функцій транспортного рівня належать мультиплексування та демультиплексування (складання/розбирання повідомлень на пакети в кінцевих пунктах), виявлення та усунення помилок у переданих даних, завдання необхідного рівня послуг (наприклад, замовлених швидкості та надійності передачі).

На сеансовому (session) рівні визначаються тип зв'язку (дуплекс або напівдуплекс), початок та закінчення завдань, послідовність та режим обміну запитами та відповідями взаємодіючих партнерів.

На представницькому (presentation) рівні реалізуються функції представлення даних (кодування, форматування, структурування). Наприклад, на цьому рівні виділені передачі дані перетворюються з одного коду в інший, зокрема, з метою шифрування.

На прикладному (application) рівні визначаються і оформлюються повідомлення ті дані, які підлягають передачі мережею.

У конкретних випадках може виникати потреба у реалізації лише частини названих функцій, тоді, відповідно, мережа міститиме лише частину рівнів. Так, у простих (нерозгалужених) ЛОМ відпадає необхідність у засобах мережного та транспортного рівнів. Одночасно складність функцій канального рівня робить доцільним його поділ у ЛОМ на два підрівні:

керування доступом до каналу (MAC - Medium Access Control);

управління логічним каналом (LLC – Logical Link Control).

До рівня LJLC, на відміну від рівня MAC, відноситься частина функцій канального рівня, незалежних від особливостей передавального середовища.

Передача даних через розгалужені мережі відбувається за використання інкапсуляції/декапсуляції порцій даних. Так, повідомлення, що на транспортний рівень, ділиться на сегменти, які отримують заголовки і передаються на мережевий рівень.

Сегмент зазвичай називають пакет транспортного рівня. Мережевий рівень організує передачу даних через проміжні мережі. Для цього сегмент може бути розділений на частини (пакети), якщо мережа не підтримує передачу сегментів. Пакет забезпечується своїм мережевим заголовком (тобто відбувається інкапсуляція сегмента пакет мережевого рівня). При передачі між вузлами проміжної ЛОМ потрібно інкапсуляція пакетів у кадри з можливою розбивкою пакета. Приймач декапсулює сегменти та відновлює вихідне повідомлення.

PAGE 2

загальні положення

На початку 80-х ISO визнала необхідність створення моделі мережі, на основі якої постачальники обладнання телекомунікацій могли створювати взаємодіючі один з одним мережі. У 1984 році такий стандарт був випущений під назвою "Еталонна модель взаємодії відкритих систем(Open System Interconnect - OSI) або OSI/ISO.

Еталонна модель OSI стала основною архітектурною моделлю систем передачі повідомлень. При розгляді конкретних прикладних телекомунікаційних систем проводиться порівняння їхньої архітектури з моделлю OSI/ISO. Ця модель є найкращим засобомдля вивчення сучасної технологіїзв'язку.

Еталонна модель OSI ділить проблему передачі інформації між абонентами насім менш великих і, отже, легше вирішуваних завдань. Конкретизація кожного завдання проводилася за принципом відносної автономності. Очевидно, автономне завдання вирішується легше.

Кожній із семи областей проблеми передачі інформації ставиться у відповідність один із рівнів еталонної моделі. Два найнижчі рівні еталонної моделі OSI реалізуютьсяапаратним та програмнимзабезпеченням, решта п'яти вищих рівнів, як правило, реалізуютьсяпрограмним забезпеченням. Еталонна модель OSI описує, яким чином інформація проходить через середовище передачі (наприклад, металеві дроти) від прикладного процесу-джерела (наприклад, передачі мови) до процесу-отримувача.

Як приклад зв'язку типу OSI припустимо, що Система А Рис. 2.1 має інформацію для відправки до Системи В. Прикладний процес Системи А повідомляється з Рівнем 7 Системи А (верхній рівень), який повідомляється з Рівнем 6 Системи А, який у свою чергу повідомляється з Рівнем 5 Системи А, і так далі до Рівню 1 Системи А. Завдання Рівень 1 - віддавати (а також забирати) інформацію у фізичне середовище. Після того, як інформація проходить через фізичне середовище і приймається Системою, вона піднімається через шари Системи В у зворотному порядку (спочатку Рівень 1, потім Рівень 2 і т.д.), поки вона, нарешті, не досягне прикладного процесу Системи В.

Кожен із рівнів повідомляється з вище-і нижчими рівнями даної системи. Проте виконання властивих рівню завдань необхідно повідомлення з відповідним рівнем інший системи, тобто. головним завданням рівня 1 системи А є зв'язок з рівнем 1 системи; Рівень 2 Системи А повідомляється з Рівнем 2 Системи і т.д.

Рівнова модель OSI унеможливлює прямий зв'язок між відповідними рівнями різних систем. Отже, кожен рівень Системи А використовує послуги, що надаються йому суміжними рівнями, щоб здійснити зв'язок з відповідним рівнем Системи В. Нижчий рівень називаєтьсяджерелом послуг, а вище - користувачем послуг. Взаємодія рівнів відбувається у так званійточці надання послуг. Взаємини між суміжними рівнями окремої системи показані на рис. 2.2.

Мал. 2.2. Взаємодія між рівнями окремої системи

Обмін керуючої інформацією між відповідними рівнями різних систем проводиться у вигляді обміну спеціальнимизаголовками ", що додаються до корисного інформаційного навантаження. Зазвичай заголовок передує фактичної прикладної інформації. Кожен нижчележачий рівень передавальної системи додає до інформаційного блоку, що надійшов від вищележачого рівня, свій заголовок з необхідною керуючою інформацією для відповідного рівня іншої системи (Рис. 2.3).

Мал. 2.3. Формування інформаційних блоків

У приймаючій системі проводиться аналіз даної інформації, що управляє, і видалення відповідного заголовка перед передачею інформаційного блоку вищележачому рівню. Таким чином, розмір інформаційного блоку збільшується при русі зверху вниз за рівнями в системі передачі і зменшується при русі знизу вгору за рівнями в системі, що приймає.

Еталонна модель OSI не є реалізацією мережі. Вона лише визначає функції протоколу кожного рівня.

2.2. Опис рівнів еталонної моделі OSI

Кожен рівень має заздалегідь заданий набір функцій, які має виконати щодо зв'язку.

Прикладний рівень(Рівень 7) - це найближчий до користувача рівень OSI. Він відрізняється від інших рівнів тим, що не забезпечує послуг жодному з інших рівнів OSI. Він забезпечує послугами прикладні процеси, що лежать поза масштабу моделі OSI. Прикладами таких прикладних процесів можуть бути процеси передачі мовних сигналів, бази даних, текстові процесори тощо.

Прикладний рівень ідентифікує та встановлює наявність передбачуваних партнерів для зв'язку, синхронізує спільно працюючі прикладні процеси, а також встановлює та узгоджує процедури усунення помилок та управління цілісністю інформації. Прикладний рівень також визначає, чи є достатньо ресурсів для передбачуваного зв'язку. На цьому рівні інформація подається у вигляді файлів, таблиць, баз даних і т.п.

Представницький рівень(Рівень 6) відповідає за те, щоб інформація, що посилається з прикладного рівня однієї системи, була читається для прикладного рівня іншої системи. При необхідності представницький рівень здійснює трансляцію між множиною форматів подання інформації шляхом використання загального формату подання інформації.

Представницький рівень зайнятий не лише форматом та поданням фактичних даних користувача, але й структурами даних, що використовують програми. Тому крім трансформації формату фактичних даних (якщо вона необхідна), представницький рівень узгодить синтаксис передачі даних для прикладного рівня та, якщо необхідно виконує шифрування та дешифрування даних.

Сеансовий рівень(рівень 5) встановлює, керує та завершує сеанси взаємодії між прикладними завданнями. Сеанси складаються з діалогу між двома чи більше об'єктами уявлення. Сеансовий рівень синхронізує діалог між об'єктами представницького рівня та керує обміном інформацією між ними.

Крім того, сеансовий рівень надає засоби для надсилання інформації, класу послуг та повідомлення у виняткових ситуаціях щодо проблем сеансового, представницького та прикладного рівнів. Дані на сеансовому рівні надаються блоками заданої довжини.

Транспортний рівень(Рівень 4). Кордон між сеансовим та транспортним рівнями може бути представлений яккордон між протоколами вищих (прикладних) рівнів та протоколами нижчих рівнів. У той час як прикладний, представницький та сеансовий рівні зайняті прикладними питаннями, чотири нижчі рівні вирішують проблеми транспортування даних.

Транспортний рівень забезпечує послуги з транспортування даних, що позбавляє вищі верстви необхідності вникати в її деталі. Функцією транспортного рівня є надійне транспортування даних через мережу. Надаючи надійні послуги, транспортний рівень забезпечує механізми для встановлення, підтримки та впорядкованого завершення дії каналів, систем виявлення та усунення несправностей транспортування та управління інформаційним потоком (з метою запобігання переповненню системи даними з іншої системи). На цьому рівні інформація подається у вигляді повідомлень, якими обмінюються процеси.

Мережевий рівень (Рівень 3) - це комплексний рівень, який забезпечує можливість з'єднання та вибір маршруту між двома кінцевими системами.

Оскільки дві кінцеві системи, які бажають організувати зв'язок, може розділяти значну географічну відстань та безліч підмереж, мережний рівень є доменом маршрутизації. Протоколи маршрутизації вибирають оптимальні маршрути через послідовність з'єднаних між собою підмереж. Традиційні протоколи мережного рівня передають інформацію вздовж цих маршрутів. На мережному рівні інформація представляється пакетами, в яких міститься адресна інформація для з'єднання.

Канальний рівень(Рівень 2) (формально званий інформаційно-канальним рівнем) забезпечує надійний транзит даних через фізичний канал. Виконуючи це завдання, канальний рівень вирішує питання фізичної адресації (на противагу мережевій або логічній адресації), топології мережі, лінійної дисципліни (як кінцевій системі використовувати мережевий канал), повідомлення про помилки, упорядковану доставку блоків даних та управління потоком інформації. На канальному рівні інформація представляється блоками біт, які називають кадрами чи пакетами даних. Межі пакетів відзначаються прапорами послідовностями біт, які не зустрічаються в області даних. Прапор кінця пакета 01111110 для процедури HDLC показаний на рис 2.1 затіненою областю.

Фізичний рівень(рівень 1) визначає електротехнічні, механічні, процедурні та функціональні характеристикивстановлення, підтримки та роз'єднання фізичного каналу між кінцевими системами. Специфікації фізичного рівня визначають такі характеристики, як величини напруги, параметри синхронізації, швидкість передачі фізичної інформації, максимальні відстані передачі інформації, фізичні з'єднувачі та інші аналогічні характеристики.

Фізичним середовищем у різних телекомунікаційних системах може бути найрізноманітніші кошти від найпростішої пари проводів до складної системи передачі синхронної цифрової ієрархії. На цьому рівні інформація подається у вигляді електричних сигналів струму, електромагнітного поля або світлової енергії.

Л_02. Запитання для самоперевірки.

1 Опишіть форму представлення даних на рівнях стандартної моделі.

2 Опишіть функції кожного рівня.

Зв'язок є сукупністю мереж і служб зв'язку (рис. 9.12). Служба електрозв'язку - це комплекс коштів, що забезпечує надання користувачам послуг. Вторинні мережі забезпечують транспортування, комутацію сигналів у службах електрозв'язку, первинні постачають вторинні канали. Складовою частиною відповідної служби є кінцеве обладнання, яке знаходиться у користувача.

Як приклад служби можна навести телефонну. Вона надає послуги телефонного зв'язку, передачі та ін.

Слід зазначити, що поняття служба та послуга трактуються у літературі неоднозначно. Так передача даних телефонними мережами (з використанням телефонної служби) часто розглядається як служба передачі даних телефонними каналами . Звідки слід, що варто власнику телефону підключити комп'ютер за допомогою модему до телефонної мережі, як з'являється служба. Найбільш логічним нам здається визначення, коли під службою передачі ми розуміємо систему зв'язку, спеціально створену передачі даних, тобто. сукупність апаратних та програмних засобів, методів обробки, розподілу та передачі даних.

У той же час служба передачі даних може надавати послуги телефонного зв'язку . Вона входить до складу служб документального електрозв'язку (ДЕС), які забезпечують обмін (передачу) різноманітної нетелефонної інформації. До складу служб ДЕС, відповідно, входять також телеграфні служби та передачі газет, телематичні. Кожна служба може мати низку застосувань, які з позиції користувача класифікуються як послуги.

Обмін інформацією у будь-яких службах електрозв'язку має здійснюватися за певними, заздалегідь обумовленими правилами. Ці правила (стандарти) розробляються низкою міжнародних організацій електрозв'язку.

Так було в 1978 р. у Міжнародної організації зі стандартизації (МОС) було створено підкомітет SC16, завданням якого була розробка міжнародних стандартів для взаємозв'язку відкритих систем. Під терміном «відкрита система» малася на увазі система, яка може взаємодіяти з будь-якою іншою, яка відповідає вимогам відкритої системи. Відкритою вона тоді, коли відповідає еталонної моделі взаємозв'язку відкритих систем (ВОС). Еталонна модель ВОС – найбільш загальний опис структури побудови стандартів. Вона визначає принципи взаємозв'язку між окремими стандартами і є основою для забезпечення можливості паралельної розробки безлічі стандартів, які потрібні для ВОС.

Проте стандарт ВОС має визначати як еталонну модель, а й конкретний набір послуг, які задовольняють еталонної моделі, і навіть набір протоколів, які забезпечують задоволення послуг, реалізації яких вони розроблені (рис. 9.13). При цьому під протоколом розуміється документ, що визначає процедури та правила взаємодії однойменних рівнів систем, що працюють одна з одною.

Як еталонна модель у 1983 р. затверджено семирівневу модель (рис. 9.14), в якій всі процеси, що реалізуються відкритою системою, розбиті на взаємно підпорядковані рівні. Рівень з меншим номером надає послуги суміжного з ним верхнього рівня і користується послугами суміжного з ним нижнього рівня. Найвищий (7) рівень лише споживає послуги, а найнижчий (1) лише їх надає.

Мал. 9.14. Структура еталонної моделі ВОС

У семирівневій моделі протоколи нижніх рівнів (1-3) орієнтовані передачу інформації, верхніх рівнів (5-7) - на обробку інформації. Протоколи транспортного рівня у літературі іноді виділяють окремо, оскільки він безпосередньо пов'язані з передачею інформації. Однак цей рівень (4) ближче за своїми функціями до трьох нижніх рівнів (1-3), ніж до трьох верхніх (5-7). Тому надалі ми його відноситимемо до нижнього рівня.

Завдання всіх семи рівнів – забезпечення надійної взаємодії прикладних процесів. При цьому під прикладними процесами розуміють процеси введення, зберігання, обробки та видачі інформації потреб користувача. Кожен рівень виконує своє завдання. Проте рівні підстраховують та перевіряють роботу один одного.

Протоколи верхнього рівня (5-7).Прикладний (користувацький) рівеньє основним, саме заради нього існують всі інші рівні. Він називається прикладним, оскільки з ним взаємодіють прикладні процеси системи, які мають вирішувати деяке завдання спільно з прикладними процесами, розміщеними в інших відкритих системах. Прикладний рівень еталонної моделі ВОС визначає змістове зміст інформації, якою обмінюються відкриті системи у процесі спільного вирішення деякої заздалегідь відомої завдання.

Шостий рівень називається рівнем уявлення.Він визначає в основному процедуру подання інформації, що передається в потрібну мережеву форму. Це з тим, що мережа об'єднує різні кінцеві пункти (наприклад, різні комп'ютери). Якби всі кінцеві пункти в мережі були одного типу, то не знадобилося введення рівня подання. Так, у мережі, що поєднує різнотипні комп'ютери, інформація, що передається по мережі, повинна мати певну єдину форму подання. Саме цю форму визначає протокол шостого рівня.

Наступний п'ятий рівень протоколів називають рівнем сесій,чи сеансовим. Його основним призначенням є організація способів взаємодії між прикладними процесами – поєднання прикладних процесів для їх взаємодії, організація передачі інформації між процесами під час взаємодії та «роз'єднання» процесів.

Далі йдуть чотири протоколи нижчого макрорівня. Основне завдання протоколів нижчого рівня зводиться до швидкого та надійного переміщення інформації. Тому протоколи нижчого рівня іноді називають протоколами транспортної мережі. Вихід у транспортну мережу здійснюється через так званий порт. Кожен процес має власний порт. Перед входом у транспортну мережу інформація користувача отримує заголовок процесу, який її породив, Транспортна мережа забезпечує передачу інформації користувача із заголовком процесу (повідомлення) адресату, використовуючи при цьому протоколи нижчого рівня.

Протоколи нижчого рівня (1-4).Четвертий транспортний рівень умоделі ВОС служить для забезпечення пересилання повідомлень між двома системами, що взаємодіють, з використанням нижчележачих рівнів. Цей рівень приймає від вищого деякий блок даних і повинен забезпечити транспортування через мережу зв'язку до віддаленої системи. Рівні, що лежать вище за транспортне, не враховують специфіку мережі, через яку передаються дані, вони «знають» лише віддалені системи, з якими взаємодіють. Транспортний рівень має «знати», як працює мережа, які розміри блоків даних вона приймає тощо.

Наступні три нижні рівні визначають функціонування вузла мережі. Протоколи цих рівнів обслуговують так звану транспортну мережу. Як і будь-яка транспортна система, ця мережа транспортує інформацію, не цікавлячись її змістом. Головне завдання цієї мережі – швидка та надійна доставка інформації.

Основна задача третього (мережевого) рівня -маршрутизація повідомлень, крім цього, він забезпечує управління інформаційними потоками, організацію та підтримку транспортних каналів, а також враховує надані послуги.

Рівень керування каналом(другий рівень), або канальний, є комплексом процедур і методів управління каналом передачі даних (встановлення з'єднання, його підтримання та роз'єднання), організований на основі фізичної сполуки, він забезпечує виявлення та виправлення помилок.

Таблиця 9.1. Функції, що виконуються рівнями систем

№ рівня	Найменування рівня	Функції, що реалізуються рівнем
	Прикладний	Подання чи споживання інформаційних ресурсів. Управління прикладними програмами
	Представницький	Подання (інтерпретація) сенсу (значення) інформації, що міститься в прикладних процесах
	Сеансовий	Організація та проведення сеансів взаємодії між прикладними процесами
	Транспортний	Передача масивів інформації, кодованих будь-яким способом
	Мережевий	Маршрутизація та комутація інформації, управління потоками даних
	Канальний	Встановлення, підтримка та роз'єднання з'єднання
	Фізичний	Фізичні, механічні та функціональні характеристики каналів

Фізичний(перший) рівеньзабезпечує безпосередній взаємозв'язок із середовищем передачі. Він визначає механічні та електричні характеристики, необхідні для підключення, підтримки з'єднання та відключення фізичного ланцюга (каналу). Тут визначаються правила передачі кожного біта через фізичний канал. Канал може передавати кілька біт відразу (паралельно) або послідовно, як це відбувається у послідовному порту RS232.

коротка характеристикарівнів наведено у табл. 9.1.

Еталонна модель ВОС - зручний засібдля розпаралелювання розробки стандартів для взаємозв'язку відкритих систем. Вона визначає лише концепцію побудови та взаємозв'язку стандартів між собою і може бути базою для стандартизації у різних сферах передачі, зберігання та обробки інформації.

Поділ на рівні дуже зручний і дозволяє наступне: − спростити конструювання мережі та структурувати її функції − розширити набір додатків, орієнтованих на користувачів мережі; − забезпечити нарощування мережі у процесі її розвитку. Найбільшу популярність у світі набула відкрита мережева архітектура, яка використовує в своїй основі еталонну модель взаємодії відкритих систем або ЕМВОС (Open Systems Interconnection/Reference Model), або коротко модель OSI (ВОС). Ця семирівнева модель була розроблена в 1977 р. спільно ISO та CCITT (сучасна назва ITU-T)

Мал. Мережеві Стандарти IEEE 802

Стандарти IEEE 802Мережеві протоколи та стандарти, що охоплюють два нижні рівні моделі I (фізичний і канальний) були розроблені комітетом IEEE 880

(скорочено IEEE 802). Набула поширення кілька різних іантів побудови цих рівнів. Причому у канального рівня тільки його нижній підрівень - MAC (управління доступом до середовища) - інен з фізично рівнем для організації мережевого стандарту. Таким чином, протоколи підрівня LLC (канального рівня) і більш високих рівнів 3, 4 і т.д. залишилися незалежними від мережевих стандартів, на рис. 5.16 наведено основні мережеві стандарти IEEE 802. Слід зазначити, що стандарт FDDI, незважаючи на те, що був розроблений іншою організацією, також включений до цієї групи мережевих стандартів, оскільки він виконаний у повній відповідності до еталонної моделі OSI/IEEE 802.

Наведений вище перелік служб електрозв'язку характеризує різноманітність послуг, які надаються операторами зв'язку. Ще більшим може стати перелік телекомунікаційних систем, що використовуються для надання цих послуг. Більшість телекомунікаційних можна як системи відкриті, тобто системи, яких у будь-який час можливе приєднання нових користувачів і систем. Наведемо ще одне базове для телекомунікацій визначення:

Під терміном «відкрита система» мається на увазі система, яка може взаємодіяти з будь-якою іншою системою, яка відповідає вимогам відкритої системи.

За якими критеріями формуються ці «вимоги відкритої системи»? Щоб виділити загальне у великому розмаїтті приватних реалізацій, що сьогодні не зустрічаються на ринку телекомунікаційних систем, необхідно було запропонувати деяку еталонну або базову модель відкритої системи (OSI – Open Systems Interconnection) і в 1983 р. як еталонну модель Міжнародною організацією зі стандартизації (ISO – International) Standards Organization) затверджено семирівневу модель, в якій всі процеси, що реалізуються відкритою системою, розбиті на взаємно підпорядковані рівні. Рівень з меншим номером надає послуги суміжному з ним верхнього рівня і користується при цьому суміжним з ним нижнього рівня. Найвищий (7) рівень лише споживає послуги, а найнижчий (1) лише їх надає.

Рівень 0пов'язані з фізичної середовищем - передавачем сигналу і хоча формально не входить у схему моделі OSI, він згадується у багатьох джерелах як необхідний класифікації системи рівень. Цей рівень характеризує середовище поширення сигналу, якою відбувається з'єднання кінцевих пристроїв телекомунікаційної системи: кабелі, радіолінії, оптичні лінії тощо. Цей рівень нічого й не описує, лише свідчить про середовище. Саме тому він і не включений у модель, хоч і важливий для класифікації телекомунікаційної системи.

Рівень 1- Фізичний. Характеризує фізичні аспекти передачі по лінії зв'язку: напруги, частоти, природу передавальної середовища та ін. Цей рівень моделі характеризує протоколи передачі, що забезпечують підтримку зв'язку і прийом-передачу інформаційного потоку. Безпомилковість передачі повідомлень при цьому бажана, але не потрібна.

Рівень 2- канальний. Модель цього рівня визначає формування блоків даних (кадрів (frame) чи інформаційних пакетів) та управління доступом до середовища поширення. При цьому повинна забезпечуватися безпомилкова передача блоків даних через середовище поширення, визначене на першому рівні. Цей рівень моделі повинен визначати початок та кінець кадру у бітовому потоці. На цьому рівні описуються методи формування даних, що передаються фізичним рівнем, кадрів або послідовностей, включення процедур перевірки наявності помилок та їх виправлення. При описі телекомунікаційної системи цьому рівні оперує такими елементами, як бітові послідовності, методи кодування, маркери. Тут повинні бути описані механізми відповідальні за правильну передачу даних (пакетів) на ділянках між безпосередньо пов'язаними елементами мережі. Зважаючи на його складність, канальний рівень поділяється на два підрівні: MAC (Medium Access Control) - Управління доступом до середовища та LLC (Logical Link Control) - Управління логічним зв'язком (каналом). Рівень MAC управляє доступом до системи та керуванням телекомунікаційною мережею. Рівень LLC, що діє над рівнем MAC, визначає методи посилки та отримання інформації.

Рівень 3- Мережевий. На цьому рівні моделі описується маршрутизація в мережі та керування потоками даних. Третій рівень користується можливостями, що надаються йому рівнем 2, для забезпечення зв'язку двох будь-яких точок у мережі. Мережа може мати багато ліній зв'язку, чи безліч спільно працюючих мереж, що вимагає маршрутизації, тобто. визначення шляху, яким слід пересилати дані. Для правильної маршрутизації інформації до пакетів даних додаються мережеві адреси. Стандарти мережного рівня визначають правила завдання адрес та способи роботи системи з обробки адресної інформації. Основною функцією телекомунікаційного устаткування цьому рівні є вибірка інформації з джерела, перетворення їх у пакети і правильна передача на точку призначення. Існують два принципово різних способу роботи мережного рівня. Перший – це метод віртуальних каналів. Він у тому, що канал зв'язку встановлюється під час виклику (початку сеансу (session) зв'язку), у ньому передається інформація, і по закінченні передачі канал закривається (знищується). Передача пакетів відбувається із збереженням вихідної послідовності, навіть якщо пакети пересилаються різними фізичними маршрутами, тобто. віртуальний канал динамічно перенаправляється. У цьому пакети даних включають адресу пункту призначення, т.к. він визначається під час встановлення зв'язку.

Другий – метод дейтаграм. Дейтаграми - незалежні, вони включають всю необхідну їх пересилання інформацію. У той час, як перший метод надає наступному рівню (рівню 4) надійний канал передачі даних, вільний від спотворень (помилок) і правильно доставляє пакети до пункту призначення, другий метод вимагає наступного рівня роботи над помилками та перевірки доставки потрібному адресату.

Рівень 4- Транспортний. На цьому рівні моделі регламентується пересилання пакетів повідомлень між процесами, що виконуються на комп'ютерах мережі, забезпечується взаємодія віддалених процесів. Транспортний рівень підтримує безперервну передачу даних між двома взаємодіючими один з одним користувачами процесами. На цьому рівні визначаються правила контролю на наскрізній основі потоку даних, що проходить за маршрутом, визначеним третім рівнем: правильність передачі блоків даних, правильність доставки в потрібний пункт призначення, їх комплектність, збереження, порядок прямування, визначаються алгоритми збору інформації з блоків (пакетів) її колишній вигляд. Транспортний рівень приховує від усіх вищих рівнів будь-які деталі та проблеми передачі даних, забезпечує стандартну взаємодію над ним рівня з прийомом-передачею інформації незалежно від конкретної технічної реалізації цієї передачі.

Рівень 5- Сеансовий. Головне призначення цього рівня моделі – опис правил підтримки діалогу між віддаленими процесами. На цьому рівні координується взаємодія користувачів: налагодження зв'язку, відновлення аварійно закінчених сеансів. На цьому рівні комп'ютерні імена перетворюються на числові адреси, і навпаки. При цьому керування відбувається не технічними параметрами телекомунікаційних пристроїв, а процесами мережі.

Рівень 6- Рівень подання даних (або представницький рівень). Цей рівень має справу з синтаксисом і семантикою інформації, що передається, тобто. тут встановлюється взаєморозуміння двох комп'ютерів, що повідомляються, щодо того, як вони представляють і розуміють після отримання передану інформацію. Тут вирішуються, наприклад, такі завдання, як перекодування текстової інформації та зображень, стиснення та розпакування, підтримка мережевих файлових систем (NFS), абстрактних структур даних тощо.

Рівень 7- Прикладний. Забезпечує інтерфейс між користувачем та мережею, робить доступними для людини всілякі послуги. На цьому рівні реалізується принаймні п'ять прикладних служб: передача файлів, віддалений термінальний доступ, електронна передача повідомлень, служба довідника та керування мережею. На цьому рівні модель визначає способи подання користувачеві переданої та обробленої інформації.

Основна ідея моделі OSI у тому, що у кожному рівні моделі описується лише група взаємозалежних завдань, у результаті складна загальна завдання передачі розчленовується більш прості у аналізі завдання.

Необхідні угоди для зв'язку рівнів називаються протоколами. У загальному виглядіпротокол передачі даних вимагає наявності інформації, що дозволяє вирішувати такі завдання, як:

1. Синхронізація інформаційних потоків;

2. Ініціалізація;

3. Блокування;

4. Адресація;

5. Виявлення помилок;

6. Нумерація блоків;

7. Управління потоком даних;

8. Методи відновлення;

9. Дозвіл доступу.

Протоколи окремих рівнів вимагають описи лише частини цих завдань, а не всієї їхньої сукупності.

Таким чином, еталонна модель взаємодії відкритих систем – зручний засіб для розпаралелювання розробки стандартів. Вона визначає лише концепцію побудови та взаємодії стандартів між собою і може бути базою для стандартизації у різних сферах передачі, зберігання та обробки інформації.

Обчислювальні мережі.

Обчислювальні мережі, що дозволяють здійснювати цілий спектр телекомунікаційних послуг, орієнтованих на здійснення масових комунікації, становлять найбільший інтерес для фахівців у галузі зв'язків із громадськістю. Виходячи з цього, розглянемо низку базових положень теорії обчислювальних мереж.